„Élelmiszeripari zöld innovációs program megvalósítása”
EEA Grants Norway Grants IPARI CSAPADÉKVÍZ- HASZNOSÍTÓ RENDSZER Dr. Kovács Elza egyetemi docens Debreceni Egyetem MÉK, Víz- és Környezetgazdálkodási Intézet
2015.09.28
HU09-0015-A1-2013
1
Projektcélok DE •
•
•
•
Mennyiségi és minőségi igények és alternatív hasznosítási technológiai pontok felmérése csapadékhasznosításra. Anyag- és energiamérleg számítás és optimalizálás a hőcserélők vízigényének biztosítására csapadékhasznosítás mellett. Ipari csapadékvíz-hasznosító rendszer: Vízminőségi igénykritériumok alapján a csapadékvíz-tisztítási technológia, valamint monitoring hálózat megtervezése Csapadékhasznosítással összefüggő rendszerparaméterek optimalizálása a próbaüzem során. Csapadékvíz-hasznosító rendszer folyamat-monitoringja normál üzemben, rendszerellenőrzés a monitoring rendszer, valamint egyedi mintavételi stratégia és mérési módszerek adatai alapján. Csapadékvíz-hasznosító rendszer folyamat-monitoringja normál üzemben, rendszerellenőrzés a monitoring rendszer, valamint egyedi mintavételi stratégia és mérési módszerek adatai alapján. Teljes hőhasznosító rendszer monitoringja, csapadékhasznosító rendszer finomhangolása. 2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
2
Projektcélok
Gastor Baromfi Kft. • Vízminőségi igénykritériumok meghatározása. Csapadékvíz-hasznosító rendszer műszaki tervezése. Monitoring rendszer kiépítése • Csapadékvíz-hasznosító rendszer és csapadékvíz-felhasználással egybekötött hulladékhő-hasznosító rendszer megépítése és üzembehelyezése • Teljes csapadékvíz-hasznosító rendszer üzembehelyezése, rendszermonitoring üzembehelyezése, próbaüzem, teljes üzem
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
3
Előzmények
Gastor Baromfi Kft. baromfifeldolgozó üzeme EKHE 7. Erőforrások felhasználása c. pontja szerinti felülvizsgálat • energia felhasználás csökkentésére és hatékonyabbá tételének lehetősége • a telephelyen felhasznált összes vízmennyiség csökkentésének lehetősége Módosított engedélyes tervdokumentáció: • csapadékvíz gyűjtése • homokfogóval megoldott mechanikai tisztítás • szervesanyag-feldúsulás és berothadás megelőzésére levegőztetés • lehetséges felhasználás: göngyöleg mosása és az evaporatív kondenzátorok hűtése 2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
4
Alternatív hasznosítási pontok Technológiai víz-igény • üres rekeszek mosása (előmosó, főmosó, fertőtlenítő), Bátortrade Kft. biogáz-termelő üzeméből 75 °C hőmérsékletű víz, gázkazánnal ráfűtés • hús-előhűtés: ammóniás hűtési rendszer, (evaporatív kondenzátor) megfelelően kezelt, lágyított víz igény Jelenlegi vízellátás: vezetékes ivóvíz, vízkeménység állandó
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
5
Csapadékvíz-minőség
Változó
•
BFT
GMT
GMT
SZT
SZT
Min.
Max.
Min.
Max.
Min.
Max.
*
**
pH
5,6
6,2
5,7
6,3
4,8
5,9
6,5 – 9,5
6,5 - 8
Vezetőképesség
25
38
19
50
15
41
<2500
<500
Redoxipotenciál
34
70
27
67
49
112
Keménység
18
18
18
36
18
18
BOI5
5,0
7,5
4,0
8,5
4,0
16,0
Oldott Szerves Szén
1,8
3,8
2,3
5,2
2,2
4,3
Szervetlen szén
4,3
5,2
4,5
5,7
4,2
9,7
Lebegőanyag
79
97
77
125
80
83
Zavarosság
•
BFT
5 – 35 <4
2,3 tetőzete; 3,3 GMT: 2,1göngyölegmosó 6,3 2,9tetőzete; 4,2SZT: szabadtéri mintavétel BFT: baromfifeldolgozó *201/2001. (X.25.) Kormányrendelet; **MSz 12749 szerinti kiváló állapot
A biogáz hőtartalmának technológiai melegvízként való hasznosításával egybekötött csapadékvíz-hasznosításhoz nem kedvező a hozzákevert csapadékvíz (BOI5) Az ammónia rendszer vízigényének lágyvízzel történő részleges kiváltása előnyös (párolgási veszteség miatt sókoncentráció-növekedés, vízkőkiválás okozta hőátadási hatásfokromlás)
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
6
Csapadékvíz-mennyiség
Évi csapadékmennyiségek átlaga: 50 éves idősor alapján 589,7 mm/év; 100 éves idősor alapján 566 mm/év – havi csapadékátlag 50 mm
80,0
100 éves havi csapadékátlagok, valamint ezek százalékos aránya (%) a csapadékmennyiség 100 éves átlagában (Nyírbátor) 75,7
70,0
61,7
63,5
60,0
(mm)
50,0 40,0
38,7
58,8 48,1 48,3
43,3 35,1
42,7 41,9
31,9
Átlag
30,0
%
20,0 10,0
6,6
6,0
5,4
10,5 12,8 10,8 10,0 7,3 7,2
7,1
8,2
8,2
0,0
Hónap
Legkevesebb: január-február-március, ez az éves csapadékmennyiség 5,4-6%-a. 2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
7
Csapadékvíz-mennyiség Csapadékeloszlás, szélsőséges csapadékesemények
Az eltérés jellege
Az eltérés sorrendje
év
Csapadék (mm)
1
2001
2 kiugró magas
kiugró alacsony
2015.09.29.
Az eltérés jellege
Az eltérés sorrendje
év
Csapadék (mm)
115
1
1974
233
1897
86
2
1965
204
3
1962
86
3
1953
190
4
1988
76
4
1973
168
5
1987
69
5
1954
164
1
1903
0
1
1950
9
2
1974
1
2
1931
11
3
1973
3
3
1968
13
4
1953
3
4
2000
20
5
1950
3
5
1994
24
kiugró magas
kiugró alacsony
HU09-0015-A1-2013
8
Mennyiségi vízigény Tetőfelületek nagysága 7402 m2, lefolyási tényező: 0,9; azaz 3767 m3/év csapadékmennyiség gyűjthető göngyölegmosás technológiai melegvíz-igénye: 64m3/nap, éves szinten 16%-a lehet biztosítható az összegyűjthető csapadékmennyiséggel, és a folyamatos vízáramhoz való hozzákeverés aránya a rendelkezésre álló csapadékmennyiségtől függ evaporatív kondenzátorok vízigénye: 2400 l/h térfogatáram, éves hűtővíz igény 9500 m3, párolgási veszteség 20%, víz-visszaforgatás nincs 40%-a váltható ki csapadékvízzel 2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
9
A csapadékvíz-hasznosítás energiamérlege Többlet energiafelhasználás: csapadékvíz-gyűjtő és elosztó rendszer működtetése • átemelő medencébe torkoló csatornák mértékadó vízhozama Q = 49 l/s • 10 perces csapadék: 29,4 m3 víz • szabad tározókapacitás V = 7,8 m3 • 21,6 m3 vizet kell átemelni 36 l/s vízszállító képességű szivattyúteljesítmény szükséges szervesanyag-feldúsulás megelőzése: diffúzor 40 m3/h légkompresszor kapacitás (p = 10 bar) szükséges
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
10
Méretezés
csapadékgyûjtõ
Plan: 01
2015.05.26. Legend
0.076
0.098 0.001
WS PF 1 WS PF 2 WS PF 4
0.137
Ground 0.051 0.001
Bank Sta 0.02
0.032 0.023
• • • • • •
0.170
vízszállító képesség és a vízsebesség zárt csatornák vízszállításának meghatározása hidraulikai modellezés keresztszelvény méretezése nyomóvezeték méretezése gépegységek méretezése
0.001 0.001
– típusjavaslatok (teljesítmény, telepítés, karbantartás): • FLYGT CP3127 típusú búvárszivattyú • JÄGER típusú diffúzor • Aerzen GM típusú légkompresszor 0.152
0.089
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
11
Műszaki terv
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
12
Környezeti teljesítmény
BAT, ipari hűtőrendszerek • a rendelkezésre álló hűtőközeg mennyisége, minősége és költségei • rendelkezésre álló hely (berendezések alapterülete, magassága, súlya) • a vízminőségre és a vízi élőlényekre gyakorolt hatás • a levegő minőségére gyakorolt hatás • meteorológiai körülmények • vegyi anyagoknak a vízbe bocsátása • hő- és zajkibocsátás • az épület illeszkedése a környezetbe • a hűtőrendszerek, szivattyúk, csővezetékek és a vízkezelés tőkeköltsége • a szivattyúk és a vízkezelés működési költsége • a javítás és karbantartás éves költsége • működési paraméterek (minimális élettartam, évi üzemórák száma, átlagos terhelés)
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
13
Környezeti teljesítmény Hűtővíz-fogyasztás: • recirkulációs hűtőrendszerekben nő a koncentrációs tényező, lerakódások megelőzése, több vegyi adalékanyag (hűtővíz előkezelésével, vagy a párologtató medencék és a különböző ipari egységek vízellátó rendszerének összekapcsolásával) • átfolyó rendszerűek, vízfelhasználásuk jelentős pl. evaporatív kondenzátorok • A csapadékvíz gyűjtő és kezelő rendszerhez kapcsolva a hűtőrendszeren átvezetett vezetékes ivóvíz igény csökken Energiaigény: • energiafelhasználás függ a vízmennyiségtől és a vízkivétel helyétől. • csapadékvíz-hasznosítás esetében a csapadékvíz-gyűjtő és elosztó hálózat működtetéséhez szükséges szivattyúk és légbefúvók energiaigénye révén nő Környezeti hőterhelés: • megfelelő felület és tartózkodási idő és/vagy előhűtés • a jelenlegi technológiai rendszernek már részét képezi
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
14
Környezeti teljesítmény
A vízminőségből eredő problémák: • a hűtőberendezés korróziója, amely szivárgáshoz vezethet • vízkőképződés, amely a hőátadás hatásfokát csökkenti Adalékanyag kibocsátás csökkentése: • a környezetet kevésbé károsító vegyi kezelés • a vegyi anyagok leghatékonyabb módon való alkalmazása • a vízkezelés szükségességének csökkentése Hígító hatása – a csapadékesemények függvényében változó mértékben ugyan, de – az összes oldott sótartalom csökkenését eredményezi a hűtőberendezés hőátadási hatásfokának fenntartása mellett a lágyításhoz felhasznált vegyi anyagok kisebb volumenű felhasználása, a savazással történő karbantartás gyakorisága csökken
2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
15
A DE munkacsoportjának tagjai: Dr. Kovács Elza egyetemi docens Dr. Juhász Csaba egyetemi docens Dr. Pregun Csaba egyetemi adjunktus Bozsik Éva PhD hallgató Vállalati konzulens: Gebei Miklós műszaki vezető
Beruházás megvalósult, próbaüzem, monitoring folyamatban. e-mail:
[email protected] 2015.09.29.
HU09-0015-A1-2013
16
